Druk w technologii FDM jest jedną z najbardziej uniwersalnych metod wytwarzania przestrzennego na rynku. Sprawdza się równie dobrze w przypadku desktopowych urządzeń dla pasjonatów jak i maszyn przemysłowych stosowanych m.in. w procesach szybkiego prototypownia, czy nawet specjalistycznej produkcji niskoseryjnej. Producenci prześcigają się w wprowadzaniu na rynek nowych materiałów, mających optymalizować proces wytwarzania i zapewniać jak najwyższą jakość otrzymywanych wydruków.
Mówiąc jednak o druku przestrzennym z termoplastów nie sposób nie wspomnieć o jego największym ograniczeniu, z którym zmagają się drukarze 3D – relatywnie długim czasie wytwarzania detali. Jednakże według naukowców z dwóch prestiżowych amerykańskich uczelni wyższych, już niedługo ten problem może odejść w niepamięć a druk 3D – przy zachowaniu odpowiednio wysokiej precyzji, będzie trwał nieporównywalnie krócej.
W przypadku zarówno profesjonalnych jak i niskobudżetowych FDM’owych drukarek 3D prędkość wytłaczania jest porównywalna – to przyrost rzędu 10 cm3 w ciągu godziny, przy średniej wysokości warstwy na poziomie 0,2 mm. Brak znaczących odchyleń od średniej może sugerować, że niska wydajność jest implikowana przez uniwersalną konstrukcję urządzenia oraz ograniczoną siłę wywieraną przez system dostarczania materiału do ekstrudera.
Inżynierowie z MIT i Binghamton aby znaleźć dokładne źródło problemu zdecydowali się na rozpatrzenie ograniczeń kolejnych elementów drukarki przestrzennej – mechanizmu podgrzewania i wytłaczania filamentu, dyszy czy systemu kontrolowania ruchu ekstrudera. Dało im to szerszy pogląd na procesy zachodzące wewnątrz urządzenia. Wyniki przeprowadzonej analizy zostały przedstawione w artykule naukowym opublikowanym na łamach czasopisma internetowego „Additive Manufacturing„.
Grafika z omawianej publikacji, przedstawiający elementy składowe urządzenia wykorzystywanego do przeprowadzenia badań
Przeprowadzona analiza doprowadziła do następującej konkluzji – stopień rozpuszczania polimeru jest warunkowany przez szereg zjawisk zachodzących w drukarce 3D. Ciśnienie wymagane do wyekstrudowania płynnego materiału jest zależne od temperatury panujących wewnątrz urządzenia – jeśli nie będzie ona wystarczająco wysoka, proces wytłaczania polimeru będzie się opóźniał. Według naukowców to właśnie odpowiednio wysoce rozgrzane tworzywo sztuczne umożliwi zwiększenie szybkości całego procesu.
Mogłoby się wydawać, że rozwiązanie jest banalne w swojej prostocie – materiał musi zostać podgrzany zanim dostanie się do wnętrza ekstrudera. Warto mieć wiadomość, że ujawnione informacje to zaledwie ułamek wiedzy jaką dysponują inżynierowie z MIT i Binghamton. Ich zdaniem, przebudowa drukarki przestrzennej z zastosowaniem działającego rozwiązania jest rozległym tematem, nad którym zamierzają kontynuować prace.
Źródło: 3ders.org, 3dprint.com
Grafika [1]
